Một nhà máy hóa chất đặt mua hai lò sưởi ngâm PTFE cho các bể giống hệt nhau. Một chiếc có vỏ bọc PTFE 1,5 mm. Cái còn lại có vỏ bọc 2,5 mm. Cả hai đều được đánh giá cho cùng công suất và điện áp. Sau mười tám tháng,-máy sưởi có vỏ bọc mỏng vẫn hoạt động tốt. -Bộ sưởi có vỏ bọc dày đã bị hỏng-không phải do thẩm thấu mà do quá nóng cục bộ. Lớp vỏ dày hơn đã bổ sung đủ khả năng chịu nhiệt để đẩy nhiệt độ bề mặt vào phạm vi suy giảm.
Độ dày vỏ bọc là một trong những quyết định quan trọng nhất trong thông số kỹ thuật của lò sưởi ngâm PTFE và là một trong những điều ít được hiểu rõ nhất. Lớp vỏ dày hơn mang lại đường thấm dài hơn và độ bền cơ học tốt hơn. Nhưng nó cũng bổ sung thêm khả năng chịu nhiệt, tăng nhiệt độ bề mặt ở bất kỳ mật độ watt nào. Mật độ watt an toàn phụ thuộc vào độ dày vỏ bọc.
Khả năng chịu nhiệt của vỏ bọc PTFE
Nhiệt phải truyền qua vỏ bọc PTFE trước khi đến chất lỏng xử lý. Điện trở nhiệt của vỏ tỷ lệ thuận với độ dày của nó và tỷ lệ nghịch với độ dẫn nhiệt của nó. Đối với PTFE ở mức 0,25 W/m·K, vỏ bọc 1,5 mm sẽ tăng thêm khoảng 6 độ giảm nhiệt độ ở mức 1,0 W/cm2. Vỏ bọc 2,5 mm tăng thêm khoảng 10 độ. Vỏ bọc 3,5 mm tăng thêm khoảng 14 độ.
Những sự giảm nhiệt độ này làm tăng thêm sự giảm đối lưu trên bề mặt và sự giảm đối lưu bên trong qua chất độn và vỏ bọc kim loại. Tổng bề mặt-đến-khe hở lớn xác định nhiệt độ hoạt động thực tế của polyme.
| Độ dày vỏ bọc | Khả năng chịu nhiệt | Bề mặt ΔT ở mức 1,0 W/cm2 | Bề mặt ΔT ở mức 1,5 W/cm2 | Đường dẫn thẩm thấu tương đối |
|---|---|---|---|---|
| 1,0 mm | Thấp | 4 độ | 6 độ | Ngắn |
| 1,5 mm | Vừa phải | 6 độ | 9 độ | Vừa phải |
| 2,0 mm | Trung bình-Cao | 8 độ | 12 độ | Dài |
| 2,5 mm | Cao | 10 độ | 15 độ | dài hơn |
| 3.0mm | Rất cao | 12 độ | 18 độ | Dài nhất |
Khả năng chịu nhiệt và đường thấm cho độ dày vỏ bọc PTFE thông thường
Tại sao mật độ Watt an toàn giảm khi độ dày vỏ bọc tăng
Mật độ watt an toàn là mật độ watt giữ nhiệt độ bề mặt trong phạm vi an toàn cho polymer. Khi độ dày vỏ tăng, điện trở nhiệt tăng, do đó nhiệt độ bề mặt tăng đối với bất kỳ mật độ watt nào. Để giữ nhiệt độ bề mặt trong phạm vi an toàn, mật độ watt phải giảm.
Đối với vỏ bọc 1,5 mm trong bể ở nhiệt độ 60 độ, mật độ watt 1,4 W/cm2 có thể giữ nhiệt độ bề mặt dưới 100 độ. Đối với vỏ bọc 2,5 mm trong cùng một bể, mật độ watt an toàn giảm xuống 1,0–1,2 W/cm². Lớp vỏ dày hơn yêu cầu mật độ watt thấp hơn để đạt được cùng nhiệt độ bề mặt.
| Độ dày vỏ bọc | Mật độ Watt tối đa cho bề mặt<100°C | Mật độ Watt tối đa cho bề mặt<110°C | Mật độ Watt tối đa cho bề mặt<120°C |
|---|---|---|---|
| 1,0 mm | 1,8 W/cm2 | 2,0 W/cm2 | 2,2 W/cm2 |
| 1,5 mm | 1,4 W/cm2 | 1,6 W/cm2 | 1,8 W/cm2 |
| 2,0 mm | 1,2 W/cm2 | 1,4 W/cm2 | 1,6 W/cm2 |
| 2,5 mm | 1,0 W/cm2 | 1,2 W/cm2 | 1,4 W/cm2 |
| 3.0mm | 0,8 W/cm2 | 1,0 W/cm2 | 1,2 W/cm2 |
Mật độ watt tối đa cho các độ dày vỏ bọc khác nhau và giới hạn nhiệt độ bề mặt
Sự cân bằng-giữa độ bền và khả năng truyền nhiệt
Lớp vỏ dày hơn mang lại độ bền cơ học tốt hơn và đường thấm dài hơn. Nhưng nó cũng yêu cầu mật độ watt thấp hơn, nghĩa là diện tích bề mặt nhiều hơn cho cùng một công suất. Máy sưởi trở nên lớn hơn và đắt tiền hơn.
Độ dày vỏ tối ưu phụ thuộc vào ứng dụng. Đối với hoạt động nhẹ nhàng, vỏ bọc mỏng (1,0–1,5 mm) mang lại độ bền phù hợp và cho phép mật độ watt cao hơn. Đối với hoạt động tích cực, vỏ bọc dày hơn (2,0–3,0 mm) mang lại khả năng kháng hóa chất tốt hơn nhưng yêu cầu mật độ watt thấp hơn và bộ gia nhiệt lớn hơn.
| Điều kiện dịch vụ | Độ dày vỏ đề nghị | Mật độ Watt tối đa | Kích thước lò sưởi tương đối |
|---|---|---|---|
| Nhẹ nhàng,<60°C, clean fluids | 1,0–1,5 mm | 1,4–1,8 W/cm2 | Nhỏ gọn |
| Trung bình, 60–70 độ | 1,5–2,0 mm | 1,2–1,4 W/cm2 | Vừa phải |
| Hung hăng, 70–80 độ | 2,0–2,5 mm | 1,0–1,2 W/cm2 | lớn hơn |
| Rất hung hãn, 80–90 độ | 2,5–3,0 mm | 0,8–1,0 W/cm2 | lớn nhất |
| Dịch vụ nhiệt độ cao hoặc-cao | 3,0 mm+ | 0,6–0,8 W/cm2 | Rất lớn |
Khuyến nghị về độ dày vỏ bọc và mật độ watt theo điều kiện sử dụng
Độ dày vỏ phù hợp với mật độ Watt
Độ dày vỏ bọc và mật độ watt phải được chọn cùng nhau. Lớp vỏ dày với mật độ watt cao sẽ tạo ra nhiệt độ bề mặt cao đến mức không thể chấp nhận được. Lớp vỏ mỏng có mật độ watt thấp có hiệu suất nhiệt cao nhưng có thể không cung cấp đủ khả năng chống thẩm thấu trong môi trường hóa học mạnh.
Cách tiếp cận thực tế là trước tiên chọn độ dày vỏ bọc, dựa trên thành phần hóa học và nhiệt độ, sau đó chọn mật độ watt để giữ nhiệt độ bề mặt trong phạm vi an toàn cho độ dày đó. Vỏ bọc 2,5 mm ở mức 1,0 W/cm2 có thể hoạt động ở cùng nhiệt độ bề mặt với vỏ bọc 1,5 mm ở mức 1,4 W/cm2, nhưng vỏ bọc dày hơn mang lại khả năng chống thẩm thấu tốt hơn và độ bền cơ học.
Khi độ dày tiêu chuẩn không đủ
Một số ứng dụng yêu cầu độ dày vỏ bọc hoặc kết hợp mật độ watt mà máy sưởi tiêu chuẩn không cung cấp. Bể chứa hóa chất có tính hoạt tính cao ở nhiệt độ cao có thể cần vỏ bọc 3,0 mm ở mức 0,8 W/cm²-một sự kết hợp đòi hỏi diện tích bề mặt lớn và cấu hình tùy chỉnh.
Cấu hình lò sưởi ngâm PTFE tùy chỉnh cho phép độ dày vỏ bọc và mật độ watt được tối ưu hóa cho ứng dụng cụ thể. Quá trình xác định yêu cầu về thành phần hóa học của bể, nhiệt độ vận hành, các yếu tố rủi ro cơ học và công suất yêu cầu. Đối với các cơ sở có ứng dụng đòi hỏi khắt khe, phương pháp này cân bằng độ bền và khả năng truyền nhiệt chính xác hơn so với việc lựa chọn sản phẩm tiêu chuẩn.
22
Kích thước lò sưởi ngâm PTFE nào phù hợp với bể rửa sâu 400 mm?
Cửa hàng PCB cần một bộ gia nhiệt ngâm PTFE thay thế cho bể rửa sâu 400 mm. Bình chứa rộng 900 mm và dài 1.500 mm, thể tích làm việc khoảng 480 lít. Máy sưởi hiện tại là một bộ phận thẳng tiêu chuẩn nhô ra phía trên dòng chất lỏng và đã hỏng sau 11 tháng. Đội bảo trì cần một lò sưởi vừa với bể nông, duy trì khả năng ngâm hoàn toàn và cung cấp công suất cần thiết ở mật độ watt an toàn.
Bể nông đặt ra một thách thức thiết kế cụ thể đối với lò sưởi ngâm PTFE. Chiều cao có thể sử dụng của bộ sưởi bị hạn chế, do đó, bộ sưởi phải sử dụng cấu hình hình chữ L{1}}hoặc hình chữ U- để cung cấp đủ diện tích bề mặt ở mật độ watt thấp.
Giới hạn độ sâu ngâm
Bể sâu 400 mm không cung cấp chiều cao có thể sử dụng của lò sưởi là 400 mm. Mức chất lỏng phải đủ cao để bao phủ các phôi và bộ gia nhiệt phải ngập hoàn toàn ở mức chất lỏng tối thiểu. Trong thực tế, chiều dài gia nhiệt có thể sử dụng trong bể sâu 400 mm là 200–280 mm, tùy thuộc vào mạn khô và sự dao động của mực nước.
Một lò sưởi thẳng có chiều dài gia nhiệt 250 mm cung cấp chiều dài gia nhiệt 250 mm. Đối với công suất 4 kW ở mức 1,0 W/cm2, diện tích bề mặt cần thiết là 4.000 cm2. Với đường kính vỏ bọc 32 mm, diện tích bề mặt xấp xỉ 100 cm2 trên 100 mm chiều dài. Chiều dài gia nhiệt 250 mm chỉ cung cấp 250 cm²{14}}không đủ so với yêu cầu.
| Độ sâu bể | Chiều dài có thể sử dụng được | Diện tích bề mặt ở 32 mm | Diện tích bề mặt ở 50 mm | Chiều dài gia nhiệt cần thiết cho 4.000 cm2 |
|---|---|---|---|---|
| 300 mm | 150–200 mm | 150–200 cm2 | 236–314 cm2 | 2.000–2.667 mm |
| 400mm | 200–280 mm | 200–280 cm2 | 314–440 cm2 | 1.429–2.000 mm |
| 500mm | 300–350 mm | 300–350 cm2 | 471–550 cm2 | 1.143–1.333 mm |
| 600mm | 350–450 mm | 350–450 cm2 | 550–707 cm2 | 889–1.143 mm |
Yêu cầu về chiều dài và diện tích bề mặt được làm nóng đối với công suất 4 kW ở mức 1,0 W/cm2
Giải pháp máy sưởi hình chữ L{0}}hoặc hình chữ U{1}}
Bộ gia nhiệt nhúng PTFE hình chữ L{0}} hoặc hình chữ U{1}} uốn cong phần tử được làm nóng để vừa với nhiều diện tích bề mặt hơn vào một bể nông. Một lò sưởi hình chữ L-điển hình có tiết diện dọc 250 mm và tiết diện ngang 750 mm cung cấp chiều dài được làm nóng 1.000 mm-gấp bốn lần chiều dài của lò sưởi thẳng ở cùng độ sâu bể.
Với đường kính vỏ bọc 32 mm, chiều dài gia nhiệt 1.000 mm cung cấp diện tích bề mặt khoảng 1.000 cm2. Diện tích đó vẫn còn thấp so với 4.000 cm2 cần thiết cho công suất 4 kW ở mức 1,0 W/cm2. Cần có đường kính vỏ bọc lớn hơn hoặc cấu hình nhiều đường chuyền.
| Cấu hình máy sưởi | chiều dài nóng | Diện tích bề mặt ở mức 32 mm | Diện tích bề mặt ở mức 50 mm | Phù hợp với xe tăng 400 mm |
|---|---|---|---|---|
| Thẳng, 250 mm | 250mm | 250 cm2 | 393 cm2 | Có, nhưng không đủ diện tích |
| hình chữ L{0}}, 250 + 750 mm | 1.000mm | 1.000 cm2 | 1.571 cm2 | Đúng |
| Hình chữ U{0}}, 250 + 500 + 250 mm | 1.000mm | 1.000 cm2 | 1.571 cm2 | Đúng |
| Nhiều{0}}thẻ, 4 × 250 mm | 1.000mm | 1.000 cm2 | 1.571 cm2 | Đúng |
| Nhiều{0}}vòng, 8 × 250 mm | 2.000mm | 2.000 cm2 | 3.142 cm2 | Vừa vặn |
Cấu hình bộ gia nhiệt cho bể sâu 400 mm
Lắp máy sưởi vào bể
Bộ gia nhiệt phải vừa với không gian có sẵn mà không cản trở phôi hoặc dòng chảy. Trong bể 900 × 1.500 mm, bộ gia nhiệt có thể được đặt dọc theo một bức tường, để lại không gian trung tâm cho giá đỡ phôi. Lò sưởi hình chữ L{5}}có tiết diện dọc 250 mm và tiết diện ngang 750 mm vừa khít với bức tường 1.500 mm.
Bộ gia nhiệt phải được đặt sao cho phần được gia nhiệt ngập hoàn toàn ở mức chất lỏng tối thiểu. Một bể sâu 400 mm với mức chất lỏng 320 mm và mạn khô 80 mm cung cấp độ sâu sử dụng 240 mm. Phần được làm nóng của thiết bị sưởi phải được đặt ở vị trí thấp hơn 200 mm của bể, với phần trên của phần được làm nóng phải thấp hơn mức chất lỏng tối thiểu ít nhất 40 mm.
Tính đồng nhất của dòng chảy và nhiệt độ
Bộ gia nhiệt hình chữ L{0}}hoặc nhiều{1}}đường dẫn trong bể nông có thể tạo ra hiện tượng che khuất dòng chảy nếu các đường chuyền quá gần nhau. Chất lỏng giữa các đường chuyền có thể bị ứ đọng, làm giảm sự truyền nhiệt và tạo ra các điểm nóng. Khoảng cách giữa các lối đi ít nhất phải là 30–40 mm để cho phép dòng chảy giữa chúng.
Nếu bể có bơm tuần hoàn, bộ sưởi phải được đặt sao cho dòng chảy đi qua các khoảng trống giữa các đường đi. Nếu bể dựa vào sự đối lưu tự nhiên, bộ sưởi phải được đặt sao cho luồng nhiệt bốc lên có thể thoát ra ngoài mà không bị mắc kẹt.
| Khoảng cách vượt qua | Dòng chảy giữa các lần đi | Rủi ro điểm nóng | Ứng dụng được đề xuất |
|---|---|---|---|
| <20 mm | Nghèo | Cao | Không được đề xuất |
| 20–30 mm | Vừa phải | Vừa phải | Chỉ có mật độ watt thấp |
| 30–40 mm | Tốt | Thấp | Hầu hết các ứng dụng |
| >40mm | Xuất sắc | Rất thấp | Mật độ watt cao hoặc chất lỏng nhớt |
Khoảng cách vượt qua và ảnh hưởng của nó đến dòng chảy và rủi ro điểm nóng
Khi máy sưởi tiêu chuẩn không thể vừa với bình chứa
Bể sâu 400 mm có công suất 4 kW ở mức 1,0 W/cm2 cần có bộ sưởi-đa cấp mà các dòng sản phẩm tiêu chuẩn có thể không cung cấp. Cấu hình bộ gia nhiệt nhúng PTFE tùy chỉnh có thiết kế hình chữ L-hoặc nhiều{6}}đường chuyền, đường kính vỏ bọc 50 mm và khoảng cách đường chuyền 30–40 mm giải quyết nguyên nhân cốt lõi của hạn chế về không gian. Quá trình đặc tả yêu cầu kích thước bể, phạm vi mức chất lỏng, công suất yêu cầu, hóa chất bể và điều kiện dòng chảy. Đối với các cơ sở có bể nông, phương pháp tiếp cận dành riêng cho ứng dụng này{12}}sẽ cung cấp diện tích bề mặt cần thiết trong không gian có sẵn.
